Rekuperacja jako jedyne źródło ciepła – czy to możliwe?

Chcąc wyposażyć nasz dom w wentylację z rekuperacją o mocy wystarczającej do zapewnienia komfortu cieplnego, jako pierwsze ograniczenie pojawi się legislacja. Jakie zatem normy regulują aspekty wentylacji mechanicznej w Polsce? Są to kolejno normy:

• PN-83/B-03430 „Wentylacja w budynkach mieszkalnych zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej. Wymagania.” 

• PN-76/B-03420 „Wentylacja i klimatyzacja. Parametry obliczeniowe powietrza zewnętrznego.”

• PN-78/B-03421 „Wentylacja i klimatyzacja. Parametry obliczeniowe powietrza w pomieszczeniach przeznaczonych do stałego przebywania ludzi.” 

• PN-87/B-02151 „Ochrona przed hałasem pomieszczeń w budynkach. Dopuszczalne wartości poziomu dźwięku w pomieszczeniach”. 

• Ustawa Prawo Budowlane z dnia 7 lipca 1994 roku wraz ze zmianami. 

• Rozporządzenie Ministra Gospodarki Przestrzennej i Budownictwa w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie z dnia 12 kwietnia 2002 roku wraz ze zmianami.

Jak widać, normy te nie są najnowsze. Dodatkowo ciężko jest w nich znaleźć wytyczne mówiące stricte o projektowaniu wentylacji mechanicznej w budynkach jednorodzinnych. Natomiast znajdziemy w nich informacje o ilościach powietrza, które musimy wentylować z poszczególnych pomieszczeń ze względu na ich przeznaczenie i ewentualny sprzęt w nich zamontowany.

Normy dla kuchni a rekuperacja

Mając na myśli wentylację mechaniczną w domach jednorodzinnych, zazwyczaj to kuchnia będzie jedynym czynnikiem regulującym natężenie wentylowanego strumienia. Normy kształtują tę potrzebę w następujący sposób: 

• kuchnia z oknem zewnętrznym wyposażona w kuchenkę gazową lub węglową - 70 m³/h;

• kuchnia z oknem zewnętrznym, wyposażona w kuchenkę elektryczną - 30 m³/h w mieszkaniu do 3 osób, -50 m³/h w mieszkaniu dla więcej niż 3 osób;

• kuchnia bez okna zewnętrznego wyposażona w kuchenkę elektryczną - 50 m³/h;

• kuchnia bez okna zewnętrznego, wyposażona w kuchenkę gazową, obowiązkowo z mechaniczną wentylacją wywiewną - 70 m³/h, łazienka z WC lub bez - 50 m³/h;

• oddzielny WC - 30 m³/h; pomieszczenie bezokienne (np.: garderoba) - 15 m³/h.

Zazwyczaj to właśnie te normy są jedynym regulatorem dla wentylacji mechanicznej w gospodarstwach domowych. Wiemy już, co wymusza na nas wyposażenie domu w podstawową wentylację. Sprawdźmy teraz, co należy zrobić, by rekuperacja wystarczyła do ogrzewania i czy jest zawsze potrzebna.

Wentylacja mechaniczna, czy jest potrzebna?

Szukając odpowiedzi na to pytanie, należy się zastanowić, czy mamy na myśli dom w technologii starego budownictwa, czy może nowoczesną, energooszczędną rezydencję. Ten pierwszy typ budynku, ze względu na możliwość wymiany powietrza przez nieszczelności np. przy oknach może się w pełni opierać na wentylacji grawitacyjnej. Jednak już nowoczesne technologie w budownictwie dążą do jak największej szczelności budynków. Pociąga to za sobą ich energooszczędność, ale także potrzebę montażu wentylacji mechanicznej. Dodatkowo wentylacja mechaniczna poprawia jakość życia. Jest świetnym rozwiązaniem dla mieszkańców miast dotkniętych smogiem czy alergików. Wentylacja mechaniczna daje nam komfort. Odpowiednio zaprojektowana zapewnia dopływ świeżego powietrza do każdego pomieszczenia w budynku. Dodatkowo zastosowanie wysokiej klasy filtrów znacząco poprawia jakość nawiewanego powietrza, co jest przydatne szczególnie zimą czy wiosną, kiedy powietrze jest pełne alergenów. Na przykładzie właśnie takich skrajnych technologii budownictwa zasymulujmy, jak sprawdzi się tam rekuperacja.

Rekuperacja

By sprawdzić jakie jest zakres sensownego zastosowania odzysku ciepła z wentylacji weźmy pod uwagę budynek z lat 80-tych po gruntownej termomodernizacji oraz dom pasywny. Spis powierzchni i kubatur pomieszczeń wraz z przyjętymi strumieniami wentylowanymi prezentuje poniższa grafika.

Zużyte powietrze wywiewane jest przede wszystkim z kuchni wyposażonej w kuchenkę gazową. Zgodnie z normą jest to 70 m³/h. To samo tyczy się łazienek - 50 m³/h. Wiatrołap ma ponad normową ilość wywiewanego powietrza równą 30 m³/h. W ten sposób udało się zbilansować całości dostarczanego i odbieranego powietrza z budynku. Tym sposobem strumień nawiewany do budynku jest równy strumieniowi powietrza wywiewanego, czyli 200 m³/h. Dla podanych parametrów budynku przeprowadzono symulacje, których celem było znalezienie minimalnej temperatury, przy której wentylacja mechaniczna jest w stanie pokryć całość zapotrzebowania cieplnego. Uzyskane wyniki dla budynku z lat 80-tych przed i po termomodernizacji porównano z wynikami dla budynku pasywnego.

Przykład w warunkach obliczeniowych

Przyjęto, że temperatura projektowa zewnętrzna to -20°C, a za centralą znajduje się powietrze o temperaturze 16°C. Nagrzewnica, o średnicy 200 mm zasilana jest wodą kotłową o temp. 45°C. Woda powracająca ma 40°C. Taki układ sprawia, że powietrze za nagrzewnicą, trafiające do pomieszczeń przy parametrach mocy nagrzewnicy wynoszącej 1,6 kW ma temperaturę 40°C.

Poniżej przedstawiono od jakiej temperatury w takim układzie nagrzewnica spełni całość zapotrzebowania na ciepło dla analizowanego budynku.

Jak widać w miarę sensowny wynik uzyskano tylko dla budynku pasywnego. Od temperatury -5,7°C nagrzewnica jest w stanie pokryć zapotrzebowanie budynku. 

Zmieniając jedynie parametr temperatury wody zasilającej nagrzewnicę do 55°C, wyniki prezentują się już nieco inaczej. Temperatura na powrocie będzie wtedy wynosiła 50°C. Temperatura nawiewanego strumienia wzrasta do 49°C. Przy takich parametrach moc uzyskiwana z nagrzewnicy wynosi 2,2 kW. Jak przełoży się to na możliwości zaopatrzenia w ciepło naszego budynku?

Nie zmieniło się zapotrzebowanie na ciepło budynków oraz ich szczytowe zapotrzebowanie na moc. Zmieniły się parametry wartości temperatur, w których nagrzewnica pokrywa zapotrzebowanie na ciepło budynku.

Uzyskany wynik na poziomie -13,5°C jest zadowalający i sensowny w obliczu realiów sezonu grzewczego, z jakim mieliśmy do czynienia w ostatniej dekadzie. Pamiętajmy, że z podanych przykładów rekuperacja z nagrzewnicą mogłaby zasilić tylko budynek pasywny. Według obecnie panujących norm spełnione zostałyby tylko wymogi I-szej strefy klimatycznej. Pozwala to jednak na stwierdzenie, że w pewnych przypadkach rekuperacja może wystarczyć do ogrzania domu jednorodzinnego.

Opracowano na podstawie cyklu Webinarowa Środa z udziałem firmy Panasonic.